I RESISTORI E' uno dei componenti più frequenti all'interno di un circuito elettronico e viene indicato con i seguenti simboli: R R Il principale parametro di un resistore è rappresentato dal valore della resistenza elettrica che il componente introduce quando viene inserito in un circuito. La resistenza viene espressa in Ω (OHM) e va calcolata con la legge di Ohm espressa dalla relazione V=R*I Con V=Tensione applicata ai capi del resistore espressa in Volt (V) I= Corrente che percorre il resistore espressa in Ampere (A)
Parametri dei resistori I principali parametri di un resistore sono: 1. Valore nominale = è il valore più probabile a cui fare riferimento nel progetto 2. La tolleranza = indica il campo di valori entro cui si trova il vero valore della resistenza Es. 220+ 5% indica un valore compreso tra 209 e 231, in quanto il 5% di 220 è = (5*220)/100=11, quindi 220-11=209 220+11=231 3. Potenza nominale= massima potenza che a 25 C il resistore è in grado di dissipare sotto forma di calore senza che la sua costituzione interna venga alterata, senza, cioè, che venga danneggiato. La potenza dissipabile diminuisce con l'aumentare della temperatura ambiente.
Serie Commerciali In commercio non esistono però tutti i valori, che sarebbero economicamente e praticamente impossibili da gestire, ma solamente degli "stock" di valori normalizzati, o serie. La fabbricazione delle resistenze è regolata dalle norme C.E.I. (Commissione Elettrotecnica Internazionale) che definiscono le diverse serie di valori reperibili nei punti di vendita specializzati.
Tipi di resistori
Tipi di resistori
Codice dei colori Viene utilizzato per definire il valore ohmico e la tolleranza delle resistenze direttamente sul contenitore. Il più comune è il codice colori a 4 strisce colorate o anelli, ma esiste anche quello a 5 o a 6 bande per le resistenze della serie E96, E192. Nel codice a 4 strisce, tre sono molto vicini tra di loro, mentre il quarto rimane separato e indica la tolleranza della resistenza. Iniziando dal lato opposto alla tolleranza, le tre strisce indicano il valore nominale. I primi due colori definiscono le prime due cifre del valore, mentre il terzo fornisce il coefficiente di moltiplicazione (o divisione) che bisogna applicare alle prime due cifre. Il terzo colore indica in sostanza il numero di zeri da aggiungere alle prime due cifre secondo la seguente tabella.
Codice dei colori Se invece le bande sono cinque si considerano le prime tre come valori numerici, la quarta come fattore moltiplicativo, e l'ultima come indice della tolleranza, sempre in accordo con la tabella.
CODICE DEI COLORI
Codice dei colori
La potenza La potenza dissipabile è la massima potenza che il resistore è in grado di dissipare sotto forma di calore senza che il materiale venga danneggiato. La potenza assorbita che viene trasformata in calore è: Pa=R*I 2 La potenza dissipata è la quantità di calore che si propaga ogni secondo dal resistore verso l'ambiente è: Con Pd=(Ti-Ta)/θ Ti= Temperatura interna del componente Ta=temperatura ambiente θ= resistenza termica Se : Pd=Pa si ha equilibrio termico Pd>Pa il resistore si raffredda Pd<Pa il resistore si riscalda
La potenza Si ipotizza che la temperatura interna non superi i 150 C e che l atemperatura ambiente per definire la potenza dissipabile sia di 40 C. E' possibile aumentare la potenza dissipabile riducendo la resistenza termica disponendo sull'involucro un opportuno dissipatore. Ricordiamo che la resistenza elettrica di un pezzo di conduttore è data dalla relazione: R= ρ*(l/s) l=lunghezza del conduttore; S=area della superficie attraversata dalla corrente; ρ=resistività del materiale
La resistività La resistività varia al variare della temperatura, varierà anche il valore ohmico secondo la relazione: R=Ro[1+α(T-To)] Dove α è il coefficiente di temperatura che rappresenta la variazione relativa di resistenza per ogni grado di variazione della temperatura. Ro=resistenza di riferimento Se invece teniamo conto della tensione applicata al resistore, allora il suo valore ohmico può essere espresso dalla relazione R=Ro[1+Kv(V-Vo)] Kv= coefficiente di tensione Vo=tensione di riferimento.
Tipi di resistori La stabilità è un parametro che indica la variazione percentuale della resistenza dopo un tempo di 1000 ore in determinate condizioni di funzionamento. In alta frequenza occorre tenere conto di: fenomeni induttivi resistivo dovuti alla forma a spirale dell'elemento fenomeni capacitivi dovuti alle spire adiacenti del solenoide. Per questi motivi il circuito equivalente del resistore in alta frequenza non è più rappresentato soltanto da una semplice resistenza ma anche da una induttanza L in serie ed entrambi in parallelo ad una capacità C come in figura. C = capacità equivalente di tutte le spire L = induttanza causata dal campo magnetico R = resistenza Questi fenomeni si fanno sentire tanto di più quanto maggiore è la frequenza.
Effetto pelle Inoltre con l'aumentare della frequenza si fa sentire sempre di più l' "effetto pelle" (che tende a concentrare la corrente lungo la superficie di un materiale) per cui la resistenza aumenta in quanto diminuisce la superficie attraverso la quale passa la corrente ; Con l'aumentare della temperatura aumenta il rumore generato dall'agitazione termica degli elettroni che causa ai capi del conduttore piccole fluttuazioni di tensione; ed è proprio questa tensione a valore medio nullo ma di valore efficace diverso da zero e a densità spettrale costante, che viene definita "rumore bianco".
Tipi di resistori Da un punto di vista costruttivo, un resistore è formato dalle seguenti parti: Elemento resistivo (quella parte che viene attraversata dalla corrente e che ne determina il comportamento elettrico Supporto dell'elemento resistivo (quella parte di materiale isolante, in genere ceramica, su cui poggia l'elemento resistivo) Rivestimento di protezione (realizzato con resine sintetiche o vernici isolanti) Terminali o reofori (realizzati in materiale conduttore per collegare il componente al circuito e saldati a due cappellotti metallici a contatto diretto con l'elemento resistivo). A seconda del tipo di elemento resistivo possiamo avere: Resistori ad impasto Resistori a strato o film (spesso e sottile) Resistori a filo
Resistori ad impasto L'elemento resistivo e' costituito da polvere di carbone o grafite e resine sintetiche mescolate con materiali inerti quali il talco, in proporzioni diverse a seconda del valore della resistenza che si vuol ottenere. Al cilindro resistivo vengono poi applicati i terminali ed il tutto viene ricoperto da una custodia isolante o da un tubetto di ceramica bloccato agli estremi con cemento. I valori nominali di resistenza vanno da 1Ω a 100MΩ e le tolleranze sono del 5%,10%,20%. Data la limitata risposta in frequenza non sono molto usati perchè poco precisi e rumorosi.
Resistori a strato o a film L'elemento resistivo è costituito da uno strato o film di materiale conduttore depositato su un supporto di materiale isolante quasi sempre ceramico e avente la forma cilindrica. A seconda dello spessore del film possiamo avere: resistori a film sottile resistori a film spesso
Resistori a film sottile Hanno il film con spessore inferiore ai 5 µm ed i materiali usati sono : metalli, ossidi metallici o carbone.
Resistori a strato di ossido metallico Si realizzano mediante deposizioni di ossidi metallici (attraverso reazioni chimiche) su supporti ceramici o di vetro.impiegano uno strato resistivo Invarox a base di ossido di rutenio depositato su supporto cilindrico ceramico e sono forniti si terminali a vite per formare catene di resistori e di una apposita guaina retrattile. Sopportano tensioni max di lavoro da 350V a 900V con valori da 10Ω a 67KΩ, ma se ne trovano anche da 100KΩ a 15GΩ per tensioni max di lavoro da 25%50KV. Le tolleranze standard sono del 5%,2%,1%. Hanno buona stabilita' elettrica e meccanica, resistono all'umidita', hanno bassa corerente di rumore e non sono infiammabili.
Resistori a strato di carbone Vengono costruiti in modo simile a quello dei resistori a strato metallico. Lo strato di carbone spiralizzato e' pero' piu' spesso di quello metallico. Sono provvisti o meno di cappuccio agli estremi.di basso costo sono più precisi e affidabili di quelli ad impasto Per spiralizzazione intendiamo l'incisione del film con un utensile in modo da ottenere una spirale al fine di diminuire la sezione e aumentare la lunghezza dell'elemento resistivo e ottenere una resistenza di valore più alto.
Resistori a film spesso Lo strato resistivo e' un centinaio di volte piu' spesso di quello dei resistori a film sottile rispetto ai quali sono meno stabili.permettono un ottimo smaltimento di calore ed un buon comportamento in frequenza. Si dividono in : - resistori a film spesso di carbone: uno strato spesso di carbone (100 volte quello dei resistori a film sottile) viene depositato su un substrato di vetro a 500 øc e protetto da un involucro resistente ad alte temperature.consentono una elevataissipazione di calore; - resistori a film spesso metal glaze: Sono fabbricati utilizzando miscele di polvere di vetro e metallo quali l'argento o il titanio dispersi in un legante.ad una temperatura di 900-1100 C la miscela e' applicata per immersione su un substrato cilindrico di allumina con velocita' controllata allo scopo di regolare lo spessore del film. Il tutto viene poi rivestito da un involucro stampato in resina o da vernice al silicone - resistori tipo cermet (piu' recenti e utilizzati come resistori variabili): Il composto resistivo viene qui' depositato su un supporto ceramico (da cui la parola Cermet). Si tratta di composti a base di metalli nobili e di loro ossidi e di leganti ceramici e vetrosi dispersi in un veicolo organico resinoso.la cottura avviene a 800%1000øC. Sopportano tensioni di lavoro max di 1500%3000 V, permettono una forte dissipazione in dimensioni ridotte (hanno,cioe', un eccellente valore del rapporto Potenza dissipabile/superficie) ed un'ampia gamma di valori ohmici (da 10Ω a 3GΩ).
Resistori a filo. L'elemento resistivo e' qui' un filo metallico avvolto su un supporto isolante piatto (bachelite) o cilindrico (ceramico). Il diametro del filo è legato al valore della corrente che il resistore deve sopportare, per cui i resistori con potenza maggiore avranno una diametro maggiore. I vari tipi di lega utilizzati per il filo sono: * Nichel-Rame per resistori di grande precisione e stabilita'; * Nichel-Cromo per resistori di rilevante potenza; * Nichel-Cromo-Alluminio per resistori con elevati valori di resistenza; * Nichel-Cromo-Ferro per i resistori piu' economici; Si utilizza una lega in quanto quest'ultima presenta una resistenza molto piu' elevata dei metalli puri e le dimensioni a parita' di valore di resistenza desiderato diventano accettabili. Sono,pero', piu' cari dei resistori a strato.
Resistori a filo. Mentre i resistori a strato raggiungono a 70 C potenze dissipabili fino a 6W 7W, in base alle caratteristiche costruttive, i resistori a filo si possono raggruppare in 3 categorie: - Resistori a filo smaltati: Per potenze medie ed alte (da 12W a 100W) sono protetti mediante smalti vetrosi non infiammabili per temperature max di lavoro fino a 400 C e mediante laccatura per temperature sino a 150 C. Non si usa invece alcun rivestimento di protezione per potenze sopra il centinaio di Watt al fine di permettere una piu' efficace dissipazione di calore. - Resistori a filo cementati: Per potenze da 2W a 20W, sono avvolti su supporto ceramico o di vetro, coperto da uno strato di cemento resistente alle alte temperature. - Resistori a filo di precisione: Per potenze da 0,25W a 2W, utilizzati per apparecchiature professionali. Se provvisti di radiatore metallico sono in grado di dissipare fino a 300W con dimensioni molto contenute.trovano impiego in apparecchiature come alimentatori di potenza, amplificatori, azionamenti etc.
CARATTERISTICHE
ESEMPI